ઇલેક્ટ્રિક મોટર માટે ફ્રીક્વન્સી કન્વર્ટર

ફ્રીક્વન્સી કન્વર્ટરનો ઉપયોગ કરવાના ટેકનિકલ પાસાઓ

આજકાલ, મોટાભાગની ઇલેક્ટ્રિક ડ્રાઇવ્સમાં ઇન્ડક્શન મોટર મુખ્ય ઉપકરણ બની ગયું છે. વધુને વધુ, નિયંત્રણ માટે ફ્રીક્વન્સી કન્વર્ટરનો ઉપયોગ થાય છે - PWM નિયમન સાથેનું ઇન્વર્ટર. આવા નિયંત્રણ ઘણા ફાયદા આપે છે, પરંતુ અમુક તકનીકી ઉકેલો પસંદ કરતી વખતે કેટલીક સમસ્યાઓ પણ બનાવે છે. ચાલો તેમને વધુ વિગતવાર સમજવાનો પ્રયાસ કરીએ.

ફ્રીક્વન્સી કન્વર્ટરનું ઉપકરણ

શક્તિશાળી ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ ટ્રાન્ઝિસ્ટર IGBT મોડ્યુલોની વિશાળ શ્રેણીના વિકાસ અને ઉત્પાદનથી ડિજિટલ સિગ્નલો દ્વારા સીધા નિયંત્રિત મલ્ટિફેઝ પાવર સ્વીચોને અમલમાં મૂકવાનું શક્ય બન્યું. પ્રોગ્રામેબલ કમ્પ્યુટિંગ સુવિધાઓએ સિગ્નલ પ્રદાન કરતા સ્વીચ ઇનપુટ્સ પર સંખ્યાત્મક સિક્વન્સ જનરેટ કરવાનું શક્ય બનાવ્યું. અસુમેળ ઇલેક્ટ્રિક મોટર્સનું આવર્તન નિયંત્રણ... મોટા કમ્પ્યુટિંગ સંસાધનો સાથે સિંગલ-ચિપ માઇક્રોકન્ટ્રોલર્સના વિકાસ અને મોટા પાયે ઉત્પાદને ડિજિટલ નિયંત્રકો સાથે સર્વો ડ્રાઇવ્સમાં સંક્રમણ શક્ય બનાવ્યું.

પાવર ફ્રિક્વન્સી કન્વર્ટર, એક નિયમ તરીકે, શક્તિશાળી ડાયોડ અથવા પાવર ટ્રાન્ઝિસ્ટર પર આધારિત રેક્ટિફાયર અને ડાયોડ્સ (ફિગ. 1) દ્વારા શન્ટ કરેલા IGBT ટ્રાન્ઝિસ્ટર પર આધારિત ઇન્વર્ટર (નિયંત્રિત સ્વીચ) ધરાવતી યોજના અનુસાર અમલમાં મૂકવામાં આવે છે.

ચોખા. 1. ફ્રીક્વન્સી કન્વર્ટર સર્કિટ

ઇનપુટ સ્ટેજ પૂરા પાડવામાં આવેલ સિનુસોઇડલ ગ્રીડ વોલ્ટેજને સુધારે છે, જે ઇન્ડક્ટિવ-કેપેસિટીવ ફિલ્ટર સાથે સ્મૂથિંગ કર્યા પછી, નિયંત્રિત ઇન્વર્ટર માટે પાવર સ્ત્રોત તરીકે સેવા આપે છે, જે સિગ્નલ જનરેટ કરે છે. પલ્સ મોડ્યુલેશન, જે ઇલેક્ટ્રિક મોટરના જરૂરી ઓપરેટિંગ મોડને પૂરા પાડતા પરિમાણો સાથે સ્ટેટર વિન્ડિંગ્સમાં સિનુસોઇડલ પ્રવાહો ઉત્પન્ન કરે છે.

પાવર કન્વર્ટરનું ડિજિટલ નિયંત્રણ માઇક્રોપ્રોસેસર હાર્ડવેર અને હાથ પરના કાર્યોને અનુરૂપ સોફ્ટવેરનો ઉપયોગ કરીને હાથ ધરવામાં આવે છે. કમ્પ્યુટીંગ યુનિટ રીઅલ ટાઇમમાં 52 મોડ્યુલો માટે કંટ્રોલ સિગ્નલ જનરેટ કરે છે અને ડ્રાઇવના સંચાલનને નિયંત્રિત કરતી માપન સિસ્ટમોમાંથી સિગ્નલોની પ્રક્રિયા પણ કરે છે.

પાવર સપ્લાય અને કંટ્રોલ કોમ્પ્યુટર્સ ફ્રિકવન્સી કન્વર્ટર તરીકે ઓળખાતા માળખાકીય રીતે રચાયેલ ઔદ્યોગિક ઉત્પાદનમાં જોડવામાં આવે છે.

ઔદ્યોગિક સાધનોમાં બે મુખ્ય પ્રકારના ફ્રીક્વન્સી કન્વર્ટરનો ઉપયોગ થાય છે:

• વિશિષ્ટ પ્રકારના સાધનો માટે માલિકીનું કન્વર્ટર.

• યુનિવર્સલ ફ્રીક્વન્સી કન્વર્ટર યુઝર-ડિફાઈન્ડ મોડ્સમાં AM ઓપરેશનના મલ્ટિફંક્શનલ કંટ્રોલ માટે રચાયેલ છે.

ફ્રિક્વન્સી કન્વર્ટરના ઓપરેટિંગ મોડ્સને સેટ અને મેનેજ કરવું એ દાખલ કરેલી માહિતી દર્શાવવા માટે સ્ક્રીનથી સજ્જ કંટ્રોલ પેનલનો ઉપયોગ કરીને કરી શકાય છે.સરળ સ્કેલર ફ્રીક્વન્સી કંટ્રોલ માટે, તમે કંટ્રોલરની ફેક્ટરી સેટિંગ્સ અને બિલ્ટ-ઇન PID કંટ્રોલરમાં ઉપલબ્ધ સરળ લોજિક ફંક્શન્સના સેટનો ઉપયોગ કરી શકો છો.

ફીડબેક સેન્સર સિગ્નલોનો ઉપયોગ કરીને વધુ જટિલ નિયંત્રણ મોડને અમલમાં મૂકવા માટે, કનેક્ટેડ બાહ્ય કમ્પ્યુટરનો ઉપયોગ કરીને ACS માળખું અને એક અલ્ગોરિધમનો વિકાસ કરવો જરૂરી છે.

મોટાભાગના ઉત્પાદકો ફ્રિક્વન્સી કન્વર્ટરની શ્રેણીનું ઉત્પાદન કરે છે જે ઇનપુટ અને આઉટપુટ ઇલેક્ટ્રિકલ લાક્ષણિકતાઓ, પાવર, ડિઝાઇન અને અન્ય પરિમાણોમાં અલગ પડે છે. બાહ્ય સાધનો (મેન્સ, મોટર) સાથે જોડાવા માટે વધારાના બાહ્ય તત્વોનો ઉપયોગ કરી શકાય છે: ચુંબકીય સ્ટાર્ટર્સ, ટ્રાન્સફોર્મર્સ, ચોક્સ.

નિયંત્રણ સંકેતોના પ્રકાર

વિવિધ પ્રકારના સિગ્નલો વચ્ચે તફાવત કરવો અને દરેક માટે અલગ કેબલનો ઉપયોગ કરવો જરૂરી છે. વિવિધ પ્રકારના સંકેતો એકબીજાને પ્રભાવિત કરી શકે છે. વ્યવહારમાં, આ વિભાજન સામાન્ય છે, ઉદાહરણ તરીકે કેબલમાંથી દબાણ સેન્સર ફ્રીક્વન્સી કન્વર્ટર સાથે સીધું કનેક્ટ કરી શકાય છે.

અંજીરમાં. 2 વિવિધ સર્કિટ અને નિયંત્રણ સંકેતોની હાજરીમાં ફ્રીક્વન્સી કન્વર્ટરને કનેક્ટ કરવાની ભલામણ કરેલ રીત બતાવે છે.

ચોખા. 2. પાવર સર્કિટ અને ફ્રીક્વન્સી કન્વર્ટરના કંટ્રોલ સર્કિટ્સને કનેક્ટ કરવાનું ઉદાહરણ

નીચેના પ્રકારના સંકેતોને ઓળખી શકાય છે:

• એનાલોગ - વોલ્ટેજ અથવા વર્તમાન સંકેતો (0 … 10 V, 0/4 … 20 mA), જેનું મૂલ્ય ધીમે ધીમે અથવા ભાગ્યે જ બદલાય છે, સામાન્ય રીતે આ નિયંત્રણ અથવા માપન સંકેતો છે;

• અલગ વોલ્ટેજ અથવા વર્તમાન સંકેતો (0 … 10 V, 0/4 … 20 mA), જે ફક્ત બે જ ભાગ્યે જ બદલાતા મૂલ્યો (ઉચ્ચ અથવા નીચા) લઈ શકે છે;

• ડિજિટલ (ડેટા) — વોલ્ટેજ સિગ્નલો (0 … 5 V, 0 … 10 V) જે ઝડપથી અને ઉચ્ચ આવર્તન સાથે બદલાય છે, સામાન્ય રીતે આ RS232, RS485, વગેરે પોર્ટના સિગ્નલો હોય છે;

• રિલે — રિલે સંપર્કો (0 … 220 V AC) માં કનેક્ટેડ લોડ (બાહ્ય રિલે, લેમ્પ્સ, વાલ્વ, બ્રેક્સ, વગેરે) પર આધાર રાખીને પ્રેરક પ્રવાહનો સમાવેશ થઈ શકે છે.

ફ્રીક્વન્સી કન્વર્ટર પાવર પસંદગી

ફ્રીક્વન્સી કન્વર્ટરની શક્તિ પસંદ કરતી વખતે, ફક્ત ઇલેક્ટ્રિક મોટરની શક્તિ પર જ નહીં, પણ કન્વર્ટર અને મોટરના નજીવા પ્રવાહો અને વોલ્ટેજ પર પણ આધાર રાખવો જરૂરી છે. હકીકત એ છે કે ફ્રિક્વન્સી કન્વર્ટરની નિર્દિષ્ટ શક્તિ માત્ર પ્રમાણભૂત એપ્લિકેશન્સમાં પ્રમાણભૂત 4-ધ્રુવ અસુમેળ મોટર સાથેના તેના ઓપરેશનનો સંદર્ભ આપે છે.

વાસ્તવિક ઉપકરણોમાં ઘણા પાસાઓ હોય છે જે ઉપકરણ પર વર્તમાન લોડને વધારી શકે છે, ઉદાહરણ તરીકે સ્ટાર્ટઅપ દરમિયાન. સૈદ્ધાંતિક રીતે, ફ્રીક્વન્સી ડ્રાઇવનો ઉપયોગ તમને સોફ્ટ સ્ટાર્ટને કારણે વર્તમાન અને યાંત્રિક લોડ ઘટાડવાની મંજૂરી આપે છે. ઉદાહરણ તરીકે, પ્રારંભિક વર્તમાન રેટ કરેલ વર્તમાનના 600% થી ઘટાડીને 100-150% કરવામાં આવે છે.

ઓછી ઝડપે વાહન ચલાવો

તે યાદ રાખવું જોઈએ કે જ્યારે મોટર ઓછી ઝડપે ચાલી રહી હોય ત્યારે ફ્રીક્વન્સી કન્વર્ટર સરળતાથી 10: 1 સ્પીડ રેગ્યુલેશન પૂરું પાડે છે, તેના પોતાના પંખાની શક્તિ પર્યાપ્ત ન હોઈ શકે. એન્જિનના તાપમાનનું નિરીક્ષણ કરો અને ફરજિયાત વેન્ટિલેશન પ્રદાન કરો.

ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક સુસંગતતા

ફ્રીક્વન્સી કન્વર્ટર ઉચ્ચ-આવર્તન હાર્મોનિક્સનો શક્તિશાળી સ્ત્રોત હોવાથી, મોટર્સને કનેક્ટ કરવા માટે લઘુત્તમ લંબાઈની શિલ્ડેડ કેબલનો ઉપયોગ કરવો જોઈએ. આવી કેબલ અન્ય કેબલથી ઓછામાં ઓછા 100 મીમીના અંતરે નાખવી આવશ્યક છે.આ ઉલટ તપાસ ઘટાડે છે. જો કેબલને ઓળંગવાની હોય, તો ક્રોસિંગ 90 ડિગ્રીના ખૂણા પર કરવામાં આવે છે.

તે ઇમરજન્સી જનરેટર દ્વારા સંચાલિત છે

ફ્રિક્વન્સી કન્વર્ટર દ્વારા પ્રદાન કરવામાં આવતી નરમ શરૂઆત જનરેટરની આવશ્યક શક્તિને ઘટાડવાની મંજૂરી આપે છે. આવી શરૂઆત સાથે વર્તમાન 4-6 ગણો ઘટે છે, પછી જનરેટરની શક્તિ સમાન સંખ્યામાં ઘટાડી શકાય છે. પરંતુ જનરેટર અને ડ્રાઇવ વચ્ચે સંપર્કકર્તા હજી પણ ઇન્સ્ટોલ કરેલું હોવું આવશ્યક છે, જે ફ્રીક્વન્સી ડ્રાઇવના રિલે આઉટપુટ દ્વારા નિયંત્રિત થાય છે. આ ફ્રીક્વન્સી કન્વર્ટરને ખતરનાક ઓવરવોલ્ટેજથી સુરક્ષિત કરે છે.

સિંગલ-ફેઝ નેટવર્કમાંથી ત્રણ-તબક્કાના કન્વર્ટરને સપ્લાય કરવું

થ્રી-ફેઝ ફ્રિક્વન્સી કન્વર્ટરને સિંગલ-ફેઝ નેટવર્કથી સંચાલિત કરી શકાય છે, પરંતુ તેમનો આઉટપુટ વર્તમાન રેટ કરેલ એકના 50% કરતા વધુ ન હોવો જોઈએ.

ઊર્જા અને નાણાં બચાવો

બચત ઘણા કારણોથી થાય છે. પ્રથમ, વૃદ્ધિને કારણે કોસાઇન ફી 0.98 ના મૂલ્યો માટે, એટલે કે. મહત્તમ શક્તિ ઉપયોગી કાર્ય કરવા માટે વપરાય છે, ન્યૂનતમ વેડફાઈ જાય છે. બીજું, આની નજીકનો ગુણાંક તમામ એન્જિન ઓપરેટિંગ મોડ્સમાં મેળવવામાં આવે છે.

ફ્રીક્વન્સી કન્વર્ટર વિના, ઓછા લોડ પર અસિંક્રોનસ મોટર્સમાં 0.3-0.4 ની કોસાઇન ફી હોય છે. ત્રીજું, વધારાના યાંત્રિક ગોઠવણોની જરૂર નથી (ડેમ્પર્સ, થ્રોટલ્સ, વાલ્વ, બ્રેક્સ, વગેરે), બધું ઇલેક્ટ્રોનિક રીતે કરવામાં આવે છે. આવા નિયંત્રણ ઉપકરણ સાથે, બચત 50% સુધી હોઈ શકે છે.

બહુવિધ ઉપકરણોને સમન્વયિત કરો

ફ્રીક્વન્સી ડ્રાઇવને નિયંત્રિત કરવા માટે વધારાના ઇનપુટ્સને લીધે, કન્વેયર પ્રક્રિયાઓને સિંક્રનાઇઝ કરવું અથવા અન્ય પર આધાર રાખીને કેટલાક મૂલ્યોમાં ફેરફારોના ગુણોત્તરને સેટ કરવું શક્ય છે.ઉદાહરણ તરીકે, મશીનની સ્પિન્ડલ સ્પીડને કટરના ફીડ રેટ પર આધારિત બનાવવા માટે. પ્રક્રિયાને ઑપ્ટિમાઇઝ કરવામાં આવશે કારણ કે જેમ જેમ કટરનો ભાર વધશે તેમ ફીડમાં ઘટાડો થશે અને ઊલટું.

ઉચ્ચ હાર્મોનિક્સ સામે નેટવર્ક રક્ષણ

વધારાના રક્ષણ માટે, ટૂંકા ઢાલવાળા કેબલ્સ ઉપરાંત, લાઇન ચોક્સ અને બાયપાસ કેપેસિટર્સનો ઉપયોગ થાય છે. થ્રોટલવધુમાં, જ્યારે સ્વિચ કરવામાં આવે ત્યારે તે ઇનરશ પ્રવાહને મર્યાદિત કરે છે.

યોગ્ય રક્ષણ વર્ગ પસંદ કરી રહ્યા છીએ

ફ્રીક્વન્સી ડ્રાઇવની સરળ કામગીરી માટે વિશ્વસનીય ગરમીનું વિસર્જન જરૂરી છે. જો ઉચ્ચ સંરક્ષણ વર્ગોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, ઉદાહરણ તરીકે IP 54 અને ઉચ્ચતર, તો આવી ગરમીનું વિસર્જન કરવું મુશ્કેલ અથવા ખર્ચાળ છે. તેથી, ઉચ્ચ સ્તરના રક્ષણ સાથે એક અલગ કેબિનેટનો ઉપયોગ કરવો શક્ય છે, જ્યાં નીચલા વર્ગના મોડ્યુલો સ્થાપિત કરી શકાય છે અને સામાન્ય વેન્ટિલેશન અને ઠંડક હાથ ધરવામાં આવી શકે છે.

એક ફ્રીક્વન્સી કન્વર્ટર સાથે ઇલેક્ટ્રિક મોટર્સનું સમાંતર જોડાણ

ખર્ચ ઘટાડવા માટે, એક ફ્રીક્વન્સી કન્વર્ટરનો ઉપયોગ અનેક ઇલેક્ટ્રિક મોટર્સને નિયંત્રિત કરવા માટે કરી શકાય છે. તેની શક્તિ તમામ ઇલેક્ટ્રિક મોટર્સની કુલ શક્તિના 10-15% ના માર્જિન સાથે પસંદ કરવી જોઈએ. આમ કરવાથી, મોટર કેબલની લંબાઈ ઓછી કરવી જરૂરી છે અને મોટર ચોક સ્થાપિત કરવી અત્યંત ઇચ્છનીય છે.

ફ્રિક્વન્સી ડ્રાઇવ ચાલી રહી હોય ત્યારે મોટાભાગના ફ્રીક્વન્સી કન્વર્ટર મોટર્સને બંધ કરવાની અથવા કોન્ટેક્ટર્સ દ્વારા કનેક્ટ થવાની મંજૂરી આપતા નથી. આ ફક્ત ઉપકરણ પર સ્ટોપ આદેશ દ્વારા કરવામાં આવે છે.

નિયંત્રણ કાર્ય સેટિંગ

ઇલેક્ટ્રિક ડ્રાઇવની મહત્તમ કામગીરી હાંસલ કરવા માટે, જેમ કે: પાવર પરિબળ, કાર્યક્ષમતા, ઓવરલોડ ક્ષમતા, નિયમન સરળતા, ટકાઉપણું, ઑપરેટિંગ આવર્તનમાં ફેરફાર અને આવર્તનના આઉટપુટ વોલ્ટેજ વચ્ચેના ગુણોત્તરને યોગ્ય રીતે પસંદ કરવું જરૂરી છે. કન્વર્ટર

વોલ્ટેજ પરિવર્તન કાર્ય લોડના ટોર્ક પાત્ર પર આધારિત છે. સતત ટોર્ક પર, મોટર સ્ટેટર વોલ્ટેજ આવર્તન (સ્કેલર નિયંત્રણ U / F = const) ના પ્રમાણમાં નિયંત્રિત હોવું આવશ્યક છે. ચાહક માટે, ઉદાહરણ તરીકે, અન્ય ગુણોત્તર U / F * F = const છે. જો આપણે આવર્તન 2 ગણો વધારીએ, તો વોલ્ટેજ 4 (વેક્ટર નિયંત્રણ) દ્વારા વધવું જોઈએ. વધુ જટિલ નિયંત્રણ કાર્યો સાથે ઉપકરણો છે.

ફ્રીક્વન્સી કન્વર્ટર સાથે વેરિયેબલ સ્પીડ ડ્રાઇવનો ઉપયોગ કરવાના ફાયદા

કાર્યક્ષમતા વધારવા અને ઊર્જા બચાવવા ઉપરાંત, આવી ઇલેક્ટ્રિક ડ્રાઇવ તમને ડ્રાઇવિંગના નવા ગુણો મેળવવા માટે પરવાનગી આપે છે. આ વધારાના યાંત્રિક ઉપકરણોના અસ્વીકારમાં પ્રતિબિંબિત થાય છે જે નુકસાન બનાવે છે અને સિસ્ટમોની વિશ્વસનીયતા ઘટાડે છે: બ્રેક્સ, શોક શોષક, થ્રોટલ્સ, વાલ્વ, કંટ્રોલ વાલ્વ વગેરે. બ્રેકિંગ, ઉદાહરણ તરીકે, મોટરના સ્ટેટરમાં ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ફિલ્ડને ઉલટાવીને કરી શકાય છે. આવર્તન અને વોલ્ટેજ વચ્ચેના માત્ર કાર્યાત્મક સંબંધને બદલીને, અમે મિકેનિક્સમાં કંઈપણ બદલ્યા વિના એક અલગ ડ્રાઇવ મેળવીએ છીએ.

દસ્તાવેજીકરણ વાંચન

એ નોંધવું જોઇએ કે ફ્રીક્વન્સી કન્વર્ટર એકબીજા સાથે સમાન હોવા છતાં, અને એકમાં નિપુણતા પ્રાપ્ત કર્યા પછી, બીજા સાથે વ્યવહાર કરવો સરળ છે, જો કે, દસ્તાવેજોને કાળજીપૂર્વક વાંચવું જરૂરી છે. કેટલાક ઉત્પાદકો તેમના ઉત્પાદનોના ઉપયોગ પર નિયંત્રણો લાદે છે અને જો તેનું ઉલ્લંઘન થાય છે, તો તેઓ ઉત્પાદનને વોરંટીમાંથી દૂર કરે છે.

તમને આમાં રસ હોઈ શકે છે: ઊર્જા બચાવવાના સાધન તરીકે વેરિયેબલ ઇલેક્ટ્રિક ડ્રાઇવ